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Regelung, Optimierung und Monitoring

Diese Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Verbesserung des Betriebs von Windenergieanlagen durch neue Regelungsstrategien, Überwachung und Strukturoptimierung. Im Bereich der Überwachung wird untersucht, wie mit Hilfe von neuronalen Netzen die Belastungen an der Struktur von Windenergieanlagen erfasst werden können. Dazu sollen die Netze nach einem Trainieren mit Last- und Betriebssignalen auch nach Ausfall der Lastmessungen verlässliche Werte liefern. Dies ermöglicht ein Anpassen der Betriebs- und Servicestrategie. Im Bereich der Regelung werden robuste sowie prädiktive Regelungsstrategien entworfen und getestet, um die Belastungen zu reduzieren und die Energieausbeute zu erhöhen. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Verwendung von LIDAR-Messungen zur Vorsteuerung des kollektiven Blattwinkels. Dies konnte mit dem am SWE entwickelten LIDAR-System zusammen mit dem US-amerikanischen Forschungsinstitut NREL weltweit erstmalig erfolgreich getestet werden.

Zusammen mit der Arbeitsgruppe Konzeptentwurf und Systemsimulation werden außerdem reduzierte nichtlineare Modelle für schwimmende Windenergieanlagen entwickelt, welche zum einen in modellbasierten prädiktiven Reglern verwendet werden, aber auch zur Strukturoptimierung der schwimmenden Anlagen selbst eingesetzt werden.

 

 

Team

Holger Fürst
Tim Hagemann
Florian Haizmann
Frank Lemmer
Vasilis Pettas

Steffen Raach
Mohammad Salari Khaniki
David Schlipf (Gruppenleiter)
Wei (Viola) Yu

Forschungsprojekte

TELWIND Integrated telescopic tower and evolved spar floating substructure for low-cost deep offshore wind and next generation of 10mw+ turbines


Content

  • Design a 5MW WTG from conceptual to detail constructive engineering.
  • Study the concept scalability for a 12 MW WTG.
  • Build a fully coupled aero-hydro-servo-elastic Floating Wind Turbine model and investigate coupling effects in the overall wind turbine performance
  • Model Basin Tests in operating, extreme and installation conditions
  • Perform laboratory tests to study the performance of the suspension tendons
  • CapEx and OpEx estimate.
  • Viability analysis of a single installation and integration in a multi-megawatt floating wind farm

Coordination

ESTEYCO SAP

SWE-
contribution

  •  Control Design for the Floating Wind Turbine

Partners

  • ESTEYCO
  • ALE
  • Mecal WTD
  • UC-ICH
  • CEDEX
  • COBRA
  • DYWIDAG
  • TUM

Funding

 

This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme.

Duration

2015-2018

Contact

Wei Yu, David Schlipf

 

CL-Windcon - Closed-loop wind farm control

Projektinhalt

  1.  Reglerorientierte Windparkmodellierung
  2. Vorsteuerkonzepte für den Windpark
  3. Feedbackkonzepte für den Windpark

Projektleitung

CENER, Spain

Projektpartner

General Electric, Ramboll, University of Stuttgart, Technical University of Munich, UL International GmbH DEWI (Germany)

Enel Green Power, Politecnico di Milano (Italy)

Aalborg University (Denmark)

Delft University of Technology, Energy Research Center-ECN (The Netherlands)

Garrad Hassan (United Kingdom)

Ikerlan-IK4, Qi Europe, CENER (Spain)

Zuwendung

 

This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 727477

Laufzeit

November 2016 bis Oktober 2019

Kontakt

Steffen Raach

ANWIND - Anwendungsorientierte Windfelderforschung und -messung
für Windenergieanlagen


Projektinhalt

  1. Schaffung neuer Erkenntnisse über die Beschaffenheit des Windfeldes und dessen Charakteristiken
  2. Entwicklung neuer Messgeräte und Erprobung neuer Messmethoden zur Erfassung des Windfeldes sowohl vor als auch an der Anlage
  3. Untersuchung der Einflüsse des Windfeldes auf den Anlagenbetrieb in Messkampagnen on- und offshore
  4. Erprobung neuer Regelungskonzepte unter Berücksichtigung der theoretischen Windfelderkenntnisse und Einbeziehung der neu entwickelten Messsensorik

Projektleitung

Universität Stuttgart, SWE

Projektpartner

Senvion GmbH

Zuwendung

Laufzeit

Januar 2016 bis Dezember 2018

Kontakt

Florian Haizmann

LIDAR II - Entwicklung gondelbasierter LiDAR-Technologien für die Messung des Leistungsverhaltens und die Regelung von Windenergieanlagen


Projektinhalt

  1. EntwicklungEntwicklung/Erprobung robustes gondelbasiertes LiDAR
  2. Erprobung LiDAR-Regelung
  3. Leistungscharakteristik und -monitoring bei inhomogener Einströmung

SWE-Beitrag

  • Stationäres Leistungs- und Ertragsverhalten mit gondelbasiertem LiDAR im Offshore Testfeld
  • Untersuchung des einströmenden Windfeldes
  • Prädiktive Regelung mit gondelbasierter LiDAR-Technologie zur Böenkompensation und Ertragsoptimierung

Projektleitung

ForWind – Universität Oldenburg

Projektpartner

ForWind – Universität Oldenburg, Deutsches Windenergie Institut GmbH (DEWI),
Fördergesellschaft Windenergie e.V. (FGW), AREVA Wind GmbH

Zuwendung

Laufzeit

November 2010 bis Januar 2015

Kontakt

Steffen Raach

AFOSP - Alternative Floating Off-Shore Platforms


Content

Design and test possible floating platforms designs based on other materials that offer the potential to reduce costs

SWE-contribution

  • Uncoupled pre-design studies with reduced models and dedicated hydrodynamic boundary element codes
  • Coupled aero-hydro modelling of the platform and turbine to obtain dynamic forces on the floating platform and the vibrations and movements, to check if they are acceptable.
  • Controller design for the new design

Coordination

Gas Natural S.D.G, S.A.

Partners

  • University of Stuttgart – SWE
  • KIC InnoEnergy SE
  • Gas Natural S.D.G, S.A.,
  • Universitat Politècnica de Catalunya

Funding

European Union – EIT KIC Inno Energy

Duration

July 2012 – July 2014

Contact

Frank Lemmer

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FLOATGEN (DEMONSTRATION OF TWO FLOATING WIND TURBINE SYSTEMS
FOR POWER GENERATION IN MEDITERRANEAN DEEP WATERS)Image


Content

  1. demonstrate the technical and economic feasibility of two different multi-megawatt integrated floating-wind turbine systems in deep watersdemonstrate decrease of costs for electricity generation down to competitive level
  2. assess, compare and obtain conclusions about performance of such two different combinations of wind turbine and floating structure technologies to get the knowledge to improve performance of the future replication projects of these technologies

SWE-contribution

  • aero-servo-hydro-elastic simulation and loads analysis of the GAMESA 2MW floating offshore wind turbine
  • support in controller design
  • validation of simulation tools with full-scale experimental data

Coordination

GAMESA

Partners

  • GAMESA
  • IDEOL
  • University of Stuttgart
  • Acciona Windpower
  • Navantia
  • Olav Olsen
  • Fraunhofer IWES
  • RSK ENVIRONMENT
  • Greenovate! Europe
  • Acciona Energy

Funding

European Union – FP7

Duration

February 2013 – February 2017

Contact

Friedemann Borisade geb. Beyer

 

 

INNWIND.EU - INNOVATIVE WIND CONVERSION SYSTEMS (10-20MW) FOR OFFSHORE APPLICATIONS


Content

  1. high performance innovative design of a beyond-state-of-the-art 10-20MW offshore wind turbine and hardware demonstrators of some of the critical components.
  2. a light weight rotor having a combination of adaptive characteristics from passive built-in geometrical and structural couplings and active distributed smart sensing and control
  3. an innovative, low-weight, direct drive generator
  4. a standard mass-produced integrated tower and substructure that simplifies and unifies turbine structural dynamic characteristics at different water depths

SWE-contribution

  • aero-servo-hydro-elastic simulation and loads analysis of the GAMESA 2MW floating offshore wind turbine
  • support in controller design
  • validation of simulation tools with full-scale experimental data

Coordination

DTU

Partners

  • DTU
  • Aalborg University
  • CRES
  • ECN
  • NTUA
  • TUD
  • Sintef
  • Polytecnico di Milano
  • University of Hannover
  • University of Oldenburg
  • University of Patras
  • University of Sheffield
  • University of Strathclyde
  • University of Stuttgart
  • WMC
  • Fraunhofer
  • Fundacion CENER-CIEMAT
  • University of Bristol
  • DHI
  • Rambøll
  • Siemens
  • GL
  • GL-GH
  • Magnomatics
  • Suzlon
  • Gamesa
  • EWEA

Funding

European Union – FP7

Duration

2012 - 2017

Contact

Frank Sandner